На тему: «Расчет электрических цепей»

Методическая разработка

по дисциплине «Электротехника»

На тему: «Расчет электрических цепей»

Часть 2

МР.В43.02-09

МР.Т39.02-09

Автор _________ Д.А.Коренева

дата

 

РАССМОТРЕНО на заседании ЦК _______________ наименование ЦК Председатель___________________ Протокол заседания ЦК от_­­­­­_______200_ №____

УТВЕРЖДАЮ Зам. директора по УР _________И.Е. Игольникова

РЕКОМЕНДОВАНО

Методическим советом

Протокол заседания

от_­­­­­_______200_ №____

Зам. директора по УМНР

____________О.Б. Кузнецова

Аннотация

(Краткое описание работы)

Автор: Д.А. Коренева

Рецензенты Методист ФГОУ СПО ЧЭМК

Лисицына И.В. __________

Доцент кафедры ТОЭ

ЧГУ им. И.Н. Ульянова

Нестерина А.Д. __________

Содержание

 

Введение………………………………………………………………………………………………4

1. Определение токов в ветвях схемы……………………………………………………………….6

1.1. Метод «узловых и контурных уравнений»……………………………………………………..6

1.2. Метод «контурных токов»……………………………………………………………………….6

1.3. Метод «наложения (суперпозиций)»……………………………………………………………7

1.4. Метод «узловых потенциалов»………………………………………………………………….8

2. Баланс мощности…………………………………………………………………………………...9

3. Метод «эквивалентного генератора»……………………………………………………………..10

4. Определение показания вольтметра, включенного между точками А и Б……………………..11

5. Построение векторной диаграммы токов и топографической диаграммы напряжений………11

 

Приложение 1. Схемы для расчета по вариантам…………………………………………………...13

Приложение 2. Задание для студентов по вариантам……………………………………………….15

 

Введение

 

Дисциплина «Электротехника» для специальностей 140603, 140613 и 230101 является основополагающим предметом, на знании основных законов и навыков которого базируется изучение специальных дисциплин «Электрические аппараты», «Электрические машины» и т.д.

Поэтому изучение предмета должно быть углублено путем увеличения самостоятельной индивидуальной работы студентов.

Для этого преподавателем разработаны индивидуальные задания, позволяющие преподавателю легко контролировать уровень усвоения материала, глубину понимания отдельных схем.

При изучении темы «Расчет электрических цепей переменного тока» студент должен знать: 1-ый, 2-ой законы Кирхгофа, закон Ома, особенности расчета сложных электрических цепей переменного тока символическим методом, что такое узел, ветвь, контур; определять их количество в схеме.

Студент должен уметь:

• рассчитывать токи в разветвленной электрической цепи методом суперпозиций;
• рассчитывать ток одной из ветвей методом эквивалентного генератора;
• составлять систему уравнений:

по первому и второму законам Кирхгофа;

для нахождения контурных токов;

для нахождения узловых потенциалов;

и решать их одним из способов, изученных в курсе математики с применением комплексных чисел и строить векторную диаграмму токов и топографическую диаграмму напряжений сложной электрической цепи.

Данная методическая разработка позволяет студенту самостоятельно провести расчет электрической схемы и проверку результата балансом мощности.

 

РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА 2

«ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА»

 

Расчётная схема выдаётся преподавателем или выбирается из числа схем, приведённых в приложении 1 в соответствии с номером варианта. Числовые данные приведены в таблице 1.

ЗАДАНИЕ:

1. Определить токи во всех ветвях схемы методами:

1.1. «узловых и контурных уравнений»;

1.2. «контурных токов»;

1.3. «наложения (суперпозиций)»;

1.4. «узловых потенциалов».

2. Составить баланс мощности, проверить правильность расчётов.

3. Определить методом «эквивалентного генератора» обозначенный в схеме ток.

4. Определить показание вольтметра, включённого между точками А и Б.

5. Построить векторную диаграмму токов и топографическую диаграмму напряжений.

ПРИМЕР РАСЧЁТА

 

Дано:

_______________________

Смотри задание.

 

Рисунок 1

 

1. Составим комплексную схему замещения, направим токи в ветвях и определим комплексные значения характеристик и параметров схемы:

 

 

Рисунок 2

Рисунок 3

 

 

 

Метод «контурных токов»

Зададим направления контурных токов и составим систему уравнений для расчёта контурных токов:

 

 

 

 

 

Рисунок 4

 

Рисунок 5

По закону Ома (для рисунка 6):

 

 

 

Рисунок 6

 

 

По формуле чужого сопротивления (для рисунка 7):

 

По 1-му закону Кирхгофа:

Рисунок 7

 

Токи в ветвях исходной схемы (рисунок 5):

 

Метод «узловых потенциалов»

Так как в схеме всего 2 узла, то расчёт ведётся по методу двух узлов. Зададим направления токов в ветвях схемы к одному узлу, тогда:

Рисунок 8

 

 

Токи в ветвях:

 

2. Баланс мощности

где

- ЭДС на зажимах источника тока (определяем по II закону Кирхгофа)

 

 

Рисунок 9

 

 

Следовательно, токи в ветвях схемы (рисунок 1):

 

Рисунок 10

 

ЭДС двухполюсника определяется для схемы, работающей в режиме ХХ (выделенная ветвь размыкается):

 

Больший потенциал определяется по току в выделенной ветви . Пусть , тогда

 

 

Рисунок 11

Внутреннее сопротивление двухполюсника определяется относительно зажимов выделенной ветви (источники ЭДС закарачиваются, источники токов разрываются):

 

 

Рисунок 12

 

4. Определение показания вольтметра, включённого между точками А и Б

Для определения , заземлим ,тогда = 0,

Рисунок 13

 

Магнитоэлектрический вольтметр покажет среднее значение функции, т.е:

Электромагнитный вольтметр покажет действующее значение функции, т.е:

 

Рисунок 15

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Схемы по расчетам по вариантам

Схема 1

Схема 2

Схема 3

Схема 4

Схема 5

Схема 6

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Задание для студентов по вариантам.

 

Таблица 1

№	Схема	R 1	R2	R3	R4	L1	L2	L3	C1	C2	C3	f	j 1	j2	j3
		Ом	Гн	мкФ	Гц	град
						0,1	0,2	0,15
					0,12	0,17	0,2
					0,14	0,18	0,1
					0,11	0,2	0,3
					0,26	0,15	0,1
					0,3	0,2	0,1
						0,06	0,1	0,1
					0,06	0,08	0,1
					0,07	0,09	0,05
					0,06	0,1	0,15
					0,13	0,07	0,05
					0,15	0,1	0,05
						0,1	0,2	0,15
					0,12	0,17	0,2
					0,14	0,18	0,1
					0,11	0,2	0,3
					0,26	0,15	0,1
					0,3	0,2	0,1
						0,06	0,1	0,1
					0,06	0,08	0,1
					0,07	0,09	0,05
					0,06	0,1	0,15
					0,13	0,07	0,05
					0,15	0,1	0,05
						0,1	0,2	0,15
					0,12	0,17	0,2
					0,14	0,18	0,1
					0,11	0,2	0,3
					0,26	0,15	0,1
					0,3	0,2	0,1
						0,06	0,1	0,1
					0,06	0,08	0,1
					0,07	0,09	0,05
					0,06	0,1	0,15
					0,13	0,07	0,05

 

Методическая разработка

по дисциплине «Электротехника»

на тему: «Расчет электрических цепей»

Часть 2

МР.В43.02-09

МР.Т39.02-09

Автор _________ Д.А.Коренева

дата

 

РАССМОТРЕНО на заседании ЦК _______________ наименование ЦК Председатель___________________ Протокол заседания ЦК от_­­­­­_______200_ №____

УТВЕРЖДАЮ Зам. директора по УР _________И.Е. Игольникова

РЕКОМЕНДОВАНО

Методическим советом

Протокол заседания

от_­­­­­_______200_ №____

Зам. директора по УМНР

____________О.Б. Кузнецова

Аннотация

(Краткое описание работы)

Автор: Д.А. Коренева

Рецензенты Методист ФГОУ СПО ЧЭМК

Лисицына И.В. __________

Доцент кафедры ТОЭ

ЧГУ им. И.Н. Ульянова

Нестерина А.Д. __________

Содержание

 

Введение………………………………………………………………………………………………4

1. Определение токов в ветвях схемы……………………………………………………………….6

1.1. Метод «узловых и контурных уравнений»……………………………………………………..6

1.2. Метод «контурных токов»……………………………………………………………………….6

1.3. Метод «наложения (суперпозиций)»……………………………………………………………7

1.4. Метод «узловых потенциалов»………………………………………………………………….8

2. Баланс мощности…………………………………………………………………………………...9

3. Метод «эквивалентного генератора»……………………………………………………………..10

4. Определение показания вольтметра, включенного между точками А и Б……………………..11

5. Построение векторной диаграммы токов и топографической диаграммы напряжений………11

 

Приложение 1. Схемы для расчета по вариантам…………………………………………………...13

Приложение 2. Задание для студентов по вариантам……………………………………………….15

 

Введение

 

Дисциплина «Электротехника» для специальностей 140603, 140613 и 230101 является основополагающим предметом, на знании основных законов и навыков которого базируется изучение специальных дисциплин «Электрические аппараты», «Электрические машины» и т.д.

Поэтому изучение предмета должно быть углублено путем увеличения самостоятельной индивидуальной работы студентов.

Для этого преподавателем разработаны индивидуальные задания, позволяющие преподавателю легко контролировать уровень усвоения материала, глубину понимания отдельных схем.

При изучении темы «Расчет электрических цепей переменного тока» студент должен знать: 1-ый, 2-ой законы Кирхгофа, закон Ома, особенности расчета сложных электрических цепей переменного тока символическим методом, что такое узел, ветвь, контур; определять их количество в схеме.

Студент должен уметь:

• рассчитывать токи в разветвленной электрической цепи методом суперпозиций;
• рассчитывать ток одной из ветвей методом эквивалентного генератора;
• составлять систему уравнений:

по первому и второму законам Кирхгофа;

для нахождения контурных токов;

для нахождения узловых потенциалов;

и решать их одним из способов, изученных в курсе математики с применением комплексных чисел и строить векторную диаграмму токов и топографическую диаграмму напряжений сложной электрической цепи.

Данная методическая разработка позволяет студенту самостоятельно провести расчет электрической схемы и проверку результата балансом мощности.